JPH1146041A - 光半導体素子収納用パッケージ - Google Patents

光半導体素子収納用パッケージ

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JPH1146041A
JPH1146041A JP20048197A JP20048197A JPH1146041A JP H1146041 A JPH1146041 A JP H1146041A JP 20048197 A JP20048197 A JP 20048197A JP 20048197 A JP20048197 A JP 20048197A JP H1146041 A JPH1146041 A JP H1146041A
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JP
Japan
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semiconductor element
optical semiconductor
optical fiber
optical
frame portion
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Application number
JP20048197A
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English (en)
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Mitsuo Yanagisawa
美津夫 柳沢
Satoru Tomie
覚 冨江
Nobuyuki Takehashi
信之 竹橋
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
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    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/4826Connecting between the body and an opposite side of the item with respect to the body

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Abstract

(57)【要約】 【課題】光半導体素子と光ファイバーとの間に位置ズレ
が生じ、光ファイバーと光半導体素子との間における光
の授受の効率が大きく低下する。 【解決手段】上面中央部に光半導体素子の載置部1a
が、外周部に前記載置部1aを囲繞する枠部2を設けた
樹脂製の基体1と、前記枠部2を貫通するように取着さ
れた光ファイバー固定用部材6と、前記枠部2の上面に
取着され、該枠部2の内側を塞ぐ蓋体3とから成る光半
導体素子収納用パッケージであって、前記枠部2を有す
る基体1がトランスファモールドにより形成されてお
り、かつ光ファイバー固定用部材6が枠部2に一体的に
取着されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光半導体素子を収容
するための光半導体素子収納用パッケージに関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来、光通信に使用される電気信号を光
信号に変換するレーザーダイオードや光信号を電気信号
に変換するフォトダイオード等の光半導体素子を収容す
るための光半導体素子収納用パッケージは、図2に示す
ように、酸化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料か
ら成り、その上面の略中央部に光半導体素子Sを載置す
るための載置部21aを有し、かつ上面外周部に貫通穴
23を設けた枠部22を有する基体21と、該基体21
の枠部22に設けた貫通穴23に挿通され、ガラス、樹
脂等の接着材24を介して取着固定されている略筒状の
光ファイバー固定用部材25と、前記基体21の枠部2
2に両端が枠部22の内外部に突出するように取着さ
れ、枠部22の外側に突出する一端が外部電気回路に接
続される複数個の外部リード端子26と、前記基体21
の枠部22上面に封止材を介して取着され枠部22の内
側を気密に封止する蓋体27とから構成されており、筒
状の光ファイバー固定用部材25内部に光ファイバー2
8を挿通させるとともに接着材を介して固定し、次に前
記基体21の載置部21a上にシリコンから成る光伝送
モジュール基板29に実装された光半導体素子Sを載置
固定するとともに光半導体素子Sの各電極を外部リード
端子22にボンディングワイヤ等の電気的接続手段30
を介して電気的に接続させ、しかる後、枠部22の上面
に蓋体27を封止材を介して接合し、枠部22を有する
基体21と蓋体27とから成る容器内部に光半導体素子
Sを気密に収容することによって製品として光半導体装
置が完成する。
【0003】かかる光半導体装置は光半導体素子Sに外
部リード端子26を介して外部電気回路から供給される
電気信号を印加し、光半導体素子Sに光を励起させると
ともに該励起した光を光ファイバー28に伝達させるこ
とによって、或いは光ファイバー28を伝達する光を光
半導体素子Sに照射し、光半導体素子Sに照射された光
に対応する電気信号を発生させるととも該発生した電気
信号を外部リード端子26を介し取り出すことによって
光通信に使用される。
【0004】なお、前記酸化アルミニウム質焼結体から
成る上面外周部に貫通穴23を設けた枠部22を有する
基体21は、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネ
シウム、酸化カルシウム等のセラミック原料粉末に有機
バインダー、溶剤等を添加混合して泥漿物を作るととも
に該泥漿物をドクターブレード法やカレンダーロール法
等によりシート状に成形してセラミックグリーンシート
を得、しかる後、前記セラミックグリーンシートに所定
の打ち抜き加工を施すとともに複数枚積層し、約150
0℃の高温で焼成することによって製作されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この光
半導体素子収納用パッケージにおいては、基体21への
光ファイバー固定用部材25の固定が、基体21の上面
外周部に形成した枠部22に光ファイバー固定用部材2
5の外形寸法よりも若干大きな内径寸法を有する貫通穴
23を予め設けておき、次に前記貫通穴23内に光ファ
イバー固定用部材25を挿通させるとともに該貫通穴2
3の内面と光ファイバー固定用部材25の外面とをガラ
スや樹脂等から成る接着材を介し接着することによって
行われており、貫通穴23内における光ファイバー固定
用部材25の固定位置は貫通穴23の内径と光ファイバ
ー固定用部材25の外形との間に若干クリアランスが設
けられているため所定位置に対して0.05mm乃至
0.1mm程度ずれたバラツキを有したものとなる。そ
のためこの光ファイバー固定用部材25の内部に光ファ
イバー28を固定すると該光ファイバー28の固定位置
も所定位置に対し若干ずれたものとなり、その結果、光
ファイバー28と光半導体素子Sとは正確に対向せず、
光ファイバー28と光半導体素子Sとの間における光の
授受の効率が大きく低下してしまうという欠点を有して
いた。
【0006】またこの従来の光半導体素子収納用パッケ
ージは上面外周部に枠部22を有する基体21が脆弱で
機械的強度の弱い酸化アルミニウム質焼結体により形成
されていることから基体21や枠部22に外部より衝撃
力が印加されると基体21や枠部22に割れやクラック
が発生してしまい、基体21や枠部22に割れやクラッ
クが発生すると枠部22を有する基体21と蓋体27と
から成る容器の気密封止が破れ、容器内部に収容する光
半導体素子Sを長期間にわたり正常、かつ安定に作動さ
せることができないという欠点も有していた。
【0007】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は光ファイバーと光半導体素子とを正確に
対向させ、光ファイバーと光半導体素子との間における
光の授受を高効率にするとともに内部に収容する光半導
体素子を長期間にわたり正常、かつ安定に作動させるこ
とができる光半導体素子収納用パッケージを提供するこ
とにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上面中央部に
光半導体素子の載置部が、外周部に前記載置部を囲繞す
る枠部を設けた樹脂製の基体と、前記枠部を貫通するよ
うに取着された光ファイバー固定用部材と、前記枠部の
上面に取着され、該枠部の内側を塞ぐ蓋体とから成る光
半導体素子収納用パッケージであって、前記枠部を有す
る基体がトランスファモールドにより形成されており、
かつ光ファイバー固定用部材が枠部に一体的に取着され
ていることを特徴とするものである。
【0009】また本発明は前記樹脂製基体の内部に、表
面に半径が10乃至100オングストロームの細孔を有
する吸湿材が1乃至50重量%含有されていることを特
徴とするものである。
【0010】本発明の光半導体素子収納用パッケージに
よれば、枠部を有する基体をトランスファモールドによ
り形成する際に同時に光ファイバー固定用部材を枠部の
所定位置に一体的に取着することから光ファイバー固定
用部材の枠部に対する固定位置がバラツキのない正確な
位置となり、その結果、この光ファイバー固定用部材の
内部に光ファイバーを固定すると該光ファイバーの固定
位置も正確となって光ファイバーと光半導体素子とが正
確に対向し、光ファイバーと光半導体素子との間におけ
る光の授受の効率を良好となすことが可能になる。
【0011】また本発明の光半導体素子収納用パッケー
ジによれば、枠部を有する基体を軟質で機械的強度に優
れた有機樹脂で形成したことから枠部を有する基体に外
部より衝撃力が印加されてもクラックや割れ等を発生す
ることはなく、その結果、枠部を有する基体と蓋体とか
ら成る容器の気密封止の信頼性が大きく向上し、容器内
部に収容する光半導体素子を長期間にわたり正常、かつ
安定に作動させることもできる。
【0012】更に本発明の光半導体素子収納用パッケー
ジによれば、枠部を有する基体の内部に、表面に半径が
10乃至100オングストロームの細孔を有する吸湿材
を1乃至50重量%含有させると大気中に含まれる水分
が枠部を有する基体を介して内部に侵入しようとしても
その侵入は吸湿材によって有効に阻止され、その結果、
内部に侵入した水分によって光半導体素子の電極やボン
ディングワイヤ等の電気的接続手段、或いは外部リード
端子に酸化腐蝕が発生することはなく、光半導体素子を
常に正常、かつ安定に作動させることが可能となる。
【0013】
【発明の実施の形態】次に本発明を添付図面に基づき詳
細に説明する。図1は、本発明の光半導体素子収納用パ
ッケージの一実施例を示し、1は基体、2は基体1の上
面外周部に形成された枠部、3は蓋体である。この枠部
2を有する基体1と蓋体3とで内部に光半導体素子Sを
収容するための容器が構成される。
【0014】前記基体1は光半導体素子Sを支持するた
めの支持部材として作用し、その上面の略中央部に光半
導体素子Sを載置するための載置部1aを有しており、
この載置部1a上にはシリコン等により形成された光伝
送モジュール基板Lに実装された光半導体素子Sが載置
固定される。
【0015】また前記基体1はその上面外周部に前記光
半導体素子Sが載置される載置部1aを囲繞するように
して枠部2が形成されており、該枠部2はその内側に光
半導体素子Sを収容するための空所を形成する作用をな
す。
【0016】前記上面外周部に枠部2を有する基体1は
エポキシ樹脂等の有機樹脂から成り、トランスファモー
ルド法を採用することによって、具体的には所定金型内
にビスフェノールA型、0- クレーゾルノボラック型等
のエポキシ樹脂と、シリカ、アルミナ等の充填材(フィ
ラー)と、その他の硬化剤、可とう化剤、難燃化助剤、
着色剤、離型剤等から成るタブレット状に成形されたエ
ポキシ樹脂の原料粉末を注入するとともにこれを150
℃〜200℃の温度で熱硬化させることによって製作さ
れる。
【0017】前記上面外周部に枠部2を有する基体1は
エポキシ樹脂等の有機樹脂から成り、適度に軟らかく機
械的強度に優れていることから枠部2を有する基体1に
外部より衝撃力が印加されても枠部2を有する基体1に
クラックや割れ等が発生することはなく、その結果、枠
部2を有する基体1と蓋体3とから成る容器の気密封止
の信頼性が大きく向上し、容器内部に収容する光半導体
素子Sを長期間にわたり正常、かつ安定に作動させるこ
とができる。
【0018】更に前記枠部2を有する基体1はその内部
に、表面に半径が10乃至100オングストロームの細
孔を有する吸湿材を1.0乃至50重量%含有させてお
くと大気中に含まれる水分が枠部2を有する基体1を介
して内部に侵入しようとしてもその侵入は吸湿材によっ
て有効に阻止され、その結果、内部に侵入した水分によ
って光半導体素子Sの電極や後述するボンディングワイ
ヤ等の電気的接続手段5、或いは外部リード端子4に酸
化腐蝕が発生することはなく、光半導体素子Sを常に正
常、かつ安定に作動させることが可能となる。従って、
前記枠部2を有する基体1はその内部に、表面に半径が
10乃至100オングストロームの細孔を有する吸湿材
を1乃至50重量%含有させておくことが好ましい。
【0019】なお、前記枠部2を有する基体1に吸湿材
を含有させる場合、エポキシ樹脂の原料粉末をトランス
ファモールドすることによって枠部2を有する基体1を
形成する際、エポキシ樹脂の原料粉末に予め球状のシリ
カ粒子等から成る吸湿材を所定量含有させておくことに
よって枠部2を有する基体1の内部に含有される。
【0020】また前記枠部2を有する基体1の内部に吸
湿材を含有させておく場合、吸湿材表面の細孔半径が1
0オングストローム未満であると基体1に侵入した水分
を吸湿材に完全に吸着させることが困難となり、また1
00オングストロームを超えると吸湿材の比重が軽くな
り、吸湿材を枠部2を有する基体1の全体に分散含有さ
せるのが困難となる。従って、前記枠部2を有する基体
1の内部に吸湿材を含有させておく場合、吸湿材表面の
細孔半径は10オングストローム〜100オングストロ
ームの範囲としておくことが好ましい。
【0021】更に前記枠部2を有する基体1の内部に吸
湿材を含有させておく場合、吸湿材の含有量が1重量%
未満であると枠部2を有する基体1における水分の通過
が有効に阻止されず、また50重量%を超えるとエポキ
シ樹脂の原料粉末をトランスファモールドすることによ
って枠部2を有する基体1を形成する際、エポキシ樹脂
の流れ性が悪くなって所望形状の枠部2を有する基体1
が得られなくなる危険性がある。従って、前記枠部2を
有する基体1の内部に吸湿材を含有させておく場合、吸
湿材の含有量は1乃至50重量%の範囲としておくこと
が好ましい。
【0022】また更に前記基体1の枠部2には両端が枠
部2の内外に突出する複数個の外部リード端子4が取着
されており、該外部リード端子4の枠部2内側に突出す
る領域には光半導体素子Sの各電極がボンディングワイ
ヤ等の電気的接続手段5を介して接続されており、枠部
2の外側に突出する領域を外部電気回路に電気的に接続
させることによって光半導体素子3の各電極は外部リー
ド端子4を介し外部電気回路に電気的に接続されること
となる。
【0023】前記外部リード端子4は鉄ーニッケルーコ
バルト合金や鉄ーニッケル合金等の金属材料から成り、
例えば、鉄ーニッケルーコバルト合金等から成るインゴ
ット(塊)に圧延加工法や打ち抜き加工法等、従来周知
の金属加工法を施すことによって所定の形成に形成され
る。
【0024】前記外部リード端子4の枠部2への取着は
枠部2を有する基体1をトランスファモールド法により
形成する際に予め金型内の所定位置に外部リード端子4
をセットしておくことによって枠部2の所定位置に両端
を枠部2の内外部に突出させた状態で一体的に取着され
る。
【0025】前記外部リード端子4はまたその露出する
外表面に良導電性で耐蝕性に優れ、かつロウ材と濡れ性
の良いニッケルや金等の金属をめっき法により所定厚み
(1〜20μm)に被着させておくと、外部リード端子
4の酸化腐蝕を有効に防止することができるとともに外
部リード端子4とボンディングワイヤ等の電気的接続手
段5との接続及び外部リード端子4と外部電気回路との
接続を信頼性の高いものとなすことができる。従って、
前記外部リード端子4はその露出する外表面に良導電性
で耐蝕性に優れ、かつロウ材と濡れ性の良いニッケルや
金等の金属をめっき法により1〜20μmの厚みに被着
させてることが好ましい。
【0026】更に前記基体1の枠部2には筒状の光ファ
イバー固定用部材6が一端を枠部2の内側に、他端が枠
部2の外側に突出させた状態で一体的に取着されてい
る。
【0027】前記筒状の光ファイバー固定用部材6は光
ファイバー7の先端を光半導体素子Sに対向させた状態
で固定する作用をなし、その内部に光ファイバー7が該
光ファイバー7の先端を光半導体素子Sと対向するよう
に挿通され、しかる後、光ファイバー7の外表面に被着
された保護部材8と光ファイバー固定用部材6の外端部
とを樹脂等から成る接着材9を介し接着することによっ
て光ファイバー7はその先端が光半導体素子Sと対向し
た状態で筒状の光ファイバー固定用部材6に固定され
る。
【0028】前記筒状の光ファイバー固定用部材6は、
例えば、鉄ーニッケルーコバルト合金や鉄ーニッケル合
金等の金属材料から成り、鉄ーニッケルーコバルト合金
等に従来周知の圧延加工法やプレス成形法等の金属加工
を施すことによって内径がφ1.0mm、外形がφ2.
0mm程度の筒状に製作される。
【0029】また前記筒状の光ファイバー固定部材6の
枠部2への取着は枠部2を有する基体1をトランスファ
モールド法より形成する際に予め金型内の所定位置に光
ファイバー固定用部材6をセットしておくことによって
行われる。この場合、光ファイバー固定用部材6は枠部
を有する基体をトランスファモールドにより形成する際
に同時に枠部の所定位置に一体的に取着されることから
光ファイバー固定用部材6の外表面と枠部2との間には
クリアランスはなく、直接接触することとなり、その結
果、光ファイバー固定用部材6の枠部2に対する取着位
置はバラツキのない正確な位置とし、この光ファイバー
固定用部材6の内部に光ファイバー7を固定すると該光
ファイバー7の固定位置も正確となって光ファイバー7
と光半導体素子Sとが正確に対向し、光ファイバー7と
光半導体素子Sとの間における光の授受の効率を良好な
ものとなすことができる。
【0030】なお、前記光ファイバー固定用部材6はそ
の露出する外表面に耐蝕性に優れるニッケルや金等の金
属をめっき法により1〜20μmの厚みに被着させてお
くと、光ファイバー固定用部材6の酸化腐蝕を有効に防
止することができる。従って、前記光ファイバー固定用
部材6は酸化腐蝕による外観不良の発生等を有効に防止
するにはその露出する外表面に耐蝕性に優れるニッケル
や金等の金属をめっき法により1〜20μmの厚みに被
着させておくことが好ましい。
【0031】更に前記筒状の光ファイバー固定用部材6
の内部には光ファイバー7が挿通固定されており、該光
ファイバー7は光半導体素子Sが発する光を外部に伝達
する、或いは外部から光を光半導体素子Sに伝達するた
めの光の伝達路として作用する。
【0032】また更に前記基体1の上面外周部に設けた
枠部2上には有機樹脂等から成る封止材を介して蓋体3
が接合され、該蓋体3で枠部2の内側を塞ぐことよって
枠部2を有する基体1と蓋体3とで構成される容器内に
光半導体素子Sが気密に収容される。
【0033】前記蓋体2はエポキシ樹脂等の有機樹脂や
鉄ーニッケルーコバルト合金や鉄ーニッケル合金等の金
属材料から成り、従来周知の形成方法によって所定の板
状に形成される。
【0034】かくして本発明の光半導体素子収納用パッ
ケージによれば、基体1の載置部1aに光伝送モジュー
ル基板Lに実装させた光半導体素子Sを載置固定させる
とともに光半導体素子Sの各電極を所定の外部リード端
子4にボンディングワイヤ等の電気的接続手段5を介し
て電気的に接続し、次に筒状の光ファイバー固定用部材
6の内部に光ファイバー7を挿通させ、その先端を光半
導体素子Sと対向するようにして固定し、しかる後、枠
部2の上面に蓋体3を封止材を介して接合させ、枠部2
を有する基体1と蓋体3とから成る容器内部に光半導体
素子Sを気密に収容することによって製品としての光半
導体装置が完成する。
【0035】かかる光半導体装置は光半導体素子Sに外
部リード端子4を介して外部電気回路から供給される電
気信号を印加し、光半導体素子Sに光を励起させるとと
もに該励起した光を光ファイバー7に伝達させることに
よって、或いは光ファイバー7を伝達する光を光半導体
素子Sに照射し、光半導体素子Sに照射された光に対応
する電気信号を発生させるとともに該発生した電気信号
を外部リード端子4を介し取り出すことによって光通信
に使用される。
【0036】なお、本発明は上述の実施例に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば
種々の変更は可能である。
【0037】
【発明の効果】本発明の光半導体素子収納用パッケージ
によれば、枠部を有する基体をトランスファモールドに
より形成する際に同時に光ファイバー固定用部材を枠部
の所定位置に一体的に取着することから光ファイバー固
定用部材の枠部に対する固定位置がバラツキのない正確
な位置となり、その結果、この光ファイバー固定用部材
の内部に光ファイバーを固定すると該光ファイバーの固
定位置も正確となって光ファイバーと光半導体素子とが
正確に対向し、光ファイバーと光半導体素子との間にお
ける光の授受の効率を良好となすことが可能になる。
【0038】また本発明の光半導体素子収納用パッケー
ジによれば、枠部を有する基体を軟質で機械的強度に優
れた有機樹脂で形成したことから枠部を有する基体に外
部より衝撃力が印加されてもクラックや割れ等を発生す
ることはなく、その結果、枠部を有する基体と蓋体とか
ら成る容器の気密封止の信頼性が大きく向上し、容器内
部に収容する光半導体素子を長期間にわたり正常、かつ
安定に作動させることもできる。
【0039】更に本発明の光半導体素子収納用パッケー
ジによれば、枠部を有する基体の内部に、表面に半径が
10乃至100オングストロームの細孔を有する吸湿材
を1乃至50重量%含有させると大気中に含まれる水分
が枠部を有する基体を介して内部に侵入しようとしても
その侵入は吸湿材によって有効に阻止され、その結果、
内部に侵入した水分によって光半導体素子の電極やボン
ディングワイヤ等の電気的接続手段、或いは外部リード
端子に酸化腐蝕が発生することはなく、光半導体素子を
常に正常、かつ安定に作動させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光半導体素子収納用パッケージの一実
施例を示す断面図である。
【図2】従来の光半導体素子収納用パッケージの一実施
例を示す断面図である。
【符号の説明】
1・・・樹脂製基体 1a・・載置部 2・・・枠部 3・・・蓋体 4・・・外部リード端子 6・・・光ファイバー固定用部材 7・・・光ファイバー

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】上面中央部に光半導体素子の載置部が、外
    周部に前記載置部を囲繞する枠部を設けた樹脂製の基体
    と、前記枠部を貫通するように取着された光ファイバー
    固定用部材と、前記枠部の上面に取着され、該枠部の内
    側を塞ぐ蓋体とから成る光半導体素子収納用パッケージ
    であって、前記枠部を有する基体がトランスファモール
    ドにより形成されており、かつ光ファイバー固定用部材
    が枠部に一体的に取着されていることを特徴とする光半
    導体素子収納用パッケージ。
  2. 【請求項2】前記樹脂製基体の内部に、表面に半径が1
    0乃至100オングストロームの細孔を有する吸湿材が
    1乃至50重量%含有されていることを特徴とする請求
    項1記載の光半導体素子収納用パッケージ。
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